โลหะผสมน้ำหนักเบาและทนทาน โลหะที่แข็งที่สุดในโลก

คนรักมากมาย ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจฉันสงสัยว่าโลหะชนิดใดที่ยากที่สุด? และมันไม่ง่ายเลยที่จะตอบคำถามนี้ทันที แน่นอนว่าครูสอนเคมีคนไหนก็พูดถูกได้ง่ายโดยไม่ต้องคิด แต่ในหมู่ประชาชนทั่วไปที่เรียนวิชาเคมีในโรงเรียนครั้งสุดท้ายคงมีน้อยคนที่จะตอบได้อย่างถูกต้องและรวดเร็ว นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าตั้งแต่วัยเด็กทุกคนคุ้นเคยกับการทำของเล่นต่าง ๆ จากลวดและจำได้ดีว่าทองแดงและอลูมิเนียมนั้นนิ่มและโค้งงอได้ดี แต่ในทางกลับกันเหล็กนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะให้รูปร่างตามที่ต้องการ บุคคลหนึ่งเกี่ยวข้องกับโลหะที่มีชื่อทั้งสามบ่อยที่สุด ดังนั้นเขาจึงไม่พิจารณาผู้สมัครคนอื่นด้วยซ้ำ แต่เหล็กไม่ใช่โลหะที่แข็งที่สุดในโลกอย่างแน่นอน พูดตามตรง เป็นที่น่าสังเกตว่านี่ไม่ใช่โลหะเลยในแง่เคมี แต่เป็นสารประกอบของเหล็กและคาร์บอน

ไทเทเนียมคืออะไร?

โลหะที่แข็งที่สุดคือไทเทเนียม ไทเทเนียมบริสุทธิ์ได้รับครั้งแรกในปี 1925 การค้นพบนี้สร้างความฮือฮาในวงการวิทยาศาสตร์ บน วัสดุใหม่นักอุตสาหกรรมดึงความสนใจทันทีและชื่นชมคุณประโยชน์ของการใช้งาน ตามเวอร์ชันอย่างเป็นทางการ โลหะที่แข็งที่สุดในโลกได้ชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่ไททันส์ที่ทำลายไม่ได้ซึ่งตามตำนานเทพเจ้ากรีกโบราณเป็นผู้ก่อตั้งโลก

ตามที่นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าปริมาณไทเทเนียมทั่วโลกในปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 730 ล้านตัน ด้วยอัตราการสกัดวัตถุดิบฟอสซิลในปัจจุบันจะมีเพียงพอต่ออีก 150 ปี ไทเทเนียมอยู่ในอันดับที่ 10 ในด้านปริมาณสำรองธรรมชาติในบรรดาโลหะที่รู้จักทั้งหมด ผู้ผลิตไทเทเนียมรายใหญ่ที่สุดในโลกคือ บริษัท รัสเซีย“VSMPO-Avisma” ซึ่งตอบสนองความต้องการของโลกได้ถึง 35% บริษัทมีส่วนร่วมในวงจรการประมวลผลเต็มรูปแบบตั้งแต่การขุดแร่ไปจนถึงการผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ ใช้เวลาประมาณ 90% ตลาดรัสเซียสำหรับการผลิตไทเทเนียม ประมาณ 70% ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปไปเพื่อการส่งออก

ไทเทเนียมเป็นโลหะสีเงินอ่อน มีจุดหลอมเหลว 1,670 องศาเซลเซียส แสดงฤทธิ์ทางเคมีสูงเมื่อได้รับความร้อนเท่านั้น ภายใต้สภาวะปกติ จะไม่ทำปฏิกิริยากับส่วนใหญ่ องค์ประกอบทางเคมีและการเชื่อมต่อ ไม่พบในธรรมชาติในรูปแบบที่บริสุทธิ์ พบได้ทั่วไปในรูปของแร่รูไทล์ (ไทเทเนียมไดออกไซด์) และอิลเมไนต์ (สารที่ซับซ้อนประกอบด้วยแร่ไทเทเนียมไดออกไซด์และเหล็กออกไซด์) ไทเทเนียมบริสุทธิ์ถูกแยกได้โดยการเผาแร่ด้วยคลอรีน จากนั้นแทนที่โลหะที่มีฤทธิ์มากกว่า (โดยปกติคือแมกนีเซียม) ออกจากเตตระคลอไรด์ที่ได้

การใช้งานทางอุตสาหกรรมของไทเทเนียม

โลหะที่แข็งที่สุดมีการใช้งานที่หลากหลายในหลายอุตสาหกรรม อะตอมที่จัดเรียงแบบอสัณฐานจะให้ไททาเนียม ระดับสูงสุดแรงดึงและแรงบิด ทนต่อแรงกระแทกได้ดี มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กสูง โลหะใช้ทำเคส การขนส่งทางอากาศและขีปนาวุธ สามารถรับมือกับน้ำหนักมหาศาลที่รถยนต์ต้องเผชิญบนที่สูงได้เป็นอย่างดี ไทเทเนียมยังใช้ในการผลิตตัวเรือสำหรับเรือดำน้ำเนื่องจากสามารถทนทานได้ ความดันสูงที่ระดับความลึกมาก

ในอุตสาหกรรมการแพทย์ โลหะถูกนำมาใช้ในการผลิตฟันปลอมและรากฟันเทียม รวมถึงเครื่องมือผ่าตัด ธาตุนี้ถูกเติมเป็นสารเติมแต่งอัลลอยด์ให้กับเหล็กบางเกรด ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงและต้านทานการกัดกร่อน ไทเทเนียมเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการหล่อเนื่องจากมีพื้นผิวที่เรียบเนียนอย่างสมบูรณ์แบบ ยังใช้ทำเครื่องประดับและของตกแต่งอีกด้วย สารประกอบไทเทเนียมก็ถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันเช่นกัน ไดออกไซด์ใช้ทำสี ล้างปูน และเติมลงในกระดาษและพลาสติก

เกลือไทเทเนียมอินทรีย์ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการชุบแข็งในการผลิตสีและสารเคลือบเงา เครื่องมือและสิ่งที่แนบมาต่างๆ สำหรับการแปรรูปและการเจาะโลหะอื่นๆ ทำจากไทเทเนียมคาร์ไบด์ ในงานวิศวกรรมความแม่นยำ ไททาเนียมอลูมิไนด์ถูกใช้เพื่อผลิตชิ้นส่วนที่ทนทานต่อการสึกหรอและมีความปลอดภัยสูง

ที่สุด โลหะผสมแข็งนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันได้รับโลหะนี้ในปี 2554 ส่วนประกอบประกอบด้วยแพลเลเดียม ซิลิคอน ฟอสฟอรัส เจอร์เมเนียม และเงิน วัสดุใหม่นี้เรียกว่า "แก้วโลหะ" เป็นการผสมผสานระหว่างความแข็งของแก้วและความเป็นพลาสติกของโลหะ ส่วนหลังช่วยป้องกันรอยแตกร้าวไม่ให้กระจายเหมือนกระจกมาตรฐาน โดยธรรมชาติแล้ว วัสดุดังกล่าวไม่ได้ถูกนำไปผลิตอย่างแพร่หลาย เนื่องจากส่วนประกอบ โดยเฉพาะแพลเลเดียม เป็นโลหะหายากและมีราคาแพงมาก

ใน ช่วงเวลานี้ความพยายามของนักวิทยาศาสตร์มุ่งเป้าไปที่การค้นหาส่วนประกอบทางเลือกที่จะรักษาคุณสมบัติที่ได้รับ แต่ลดต้นทุนการผลิตลงอย่างมาก อย่างไรก็ตาม ชิ้นส่วนบางส่วนสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศได้ผลิตจากโลหะผสมที่เกิดขึ้นแล้ว หากสามารถนำองค์ประกอบอื่นมาใช้ในโครงสร้างได้ และวัสดุเริ่มแพร่หลาย ก็ค่อนข้างเป็นไปได้ที่มันจะกลายเป็นโลหะผสมที่ได้รับความนิยมมากที่สุดแห่งหนึ่งในอนาคต

โลกของเราเต็มไปด้วยข้อเท็จจริงที่น่าทึ่งซึ่งหลายคนสนใจ คุณสมบัติของโลหะชนิดต่างๆก็ไม่มีข้อยกเว้น ในบรรดาองค์ประกอบเหล่านี้ซึ่งมี 94 ชิ้นในโลก มีความเหนียวและอ่อนตัวได้มากที่สุด และยังมีองค์ประกอบที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงหรือค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานสูง บทความนี้จะพูดถึงโลหะที่แข็งที่สุด รวมถึงคุณสมบัติเฉพาะตัวของโลหะเหล่านั้น

อิริเดียมอยู่ในอันดับแรกในรายการโลหะที่มีความแข็งมากที่สุด มันถูกค้นพบเมื่อต้นศตวรรษที่ 19 โดยนักเคมีชาวอังกฤษ Smithson Tennant อิริเดียมมีคุณสมบัติทางกายภาพดังต่อไปนี้:

• มีสีเงินสีขาว
• จุดหลอมเหลวของมันคือ 2466 o C;
• จุดเดือด – 4428 o C;
• ความต้านทาน – 5.3·10−8โอห์ม·ม.

เนื่องจากอิริเดียมเป็นโลหะที่แข็งที่สุดในโลก จึงแปรรูปได้ยาก แต่ยังคงใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ใช้ทำลูกบอลขนาดเล็กเพื่อใช้ทำไส้ปากกา อิริเดียมใช้สร้างส่วนประกอบสำหรับจรวดอวกาศ ชิ้นส่วนสำหรับรถยนต์ และอื่นๆ

อิริเดียมน้อยมากเกิดขึ้นในธรรมชาติ การค้นพบโลหะนี้เป็นหลักฐานประเภทหนึ่งที่แสดงว่าอุกกาบาตตกลงในบริเวณที่ถูกค้นพบ ร่างกายของจักรวาลเหล่านี้ประกอบด้วยโลหะจำนวนมาก นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าโลกของเราอุดมไปด้วยอิริเดียมเช่นกัน แต่เงินฝากนั้นอยู่ใกล้กับแกนกลางของโลกมากกว่า

ตำแหน่งที่สองในรายการของเราไปที่รูทีเนียม การค้นพบโลหะสีเงินเฉื่อยนี้เป็นของนักเคมีชาวรัสเซีย Karl Klaus ซึ่งสร้างขึ้นในปี 1844 องค์ประกอบนี้เป็นของกลุ่มแพลตตินัม มันเป็นโลหะที่หายาก นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุได้ว่าบนโลกนี้มีรูทีเนียมประมาณ 5,000 ตัน สามารถสกัดโลหะได้ประมาณ 18 ตันต่อปี

เนื่องจากรูทีเนียมมีปริมาณจำกัดและมีต้นทุนสูง จึงไม่ค่อยมีการใช้ในอุตสาหกรรม มันถูกใช้ในกรณีต่อไปนี้:

• ของเขา จำนวนเล็กน้อยเพิ่มไทเทเนียมเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติการกัดกร่อน
• โลหะผสมกับแพลตตินัมใช้เพื่อสร้างหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าที่มีความทนทานสูง
• รูทีเนียมมักใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาเคมี

โลหะที่เรียกว่าแทนทาลัมซึ่งค้นพบในปี 1802 อยู่ในอันดับที่สามในรายการของเรา ถูกค้นพบโดยนักเคมีชาวสวีเดน A.G. Ekeberg เชื่อกันมานานแล้วว่าแทนทาลัมนั้นเหมือนกับไนโอเบียม แต่ไฮน์ริช โรส นักเคมีชาวเยอรมันสามารถพิสูจน์ได้ว่าองค์ประกอบเหล่านี้เป็นสององค์ประกอบที่แตกต่างกัน นักวิทยาศาสตร์ เวอร์เนอร์ โบลตัน จากประเทศเยอรมนี สามารถแยกแทนทาลัมในรูปแบบบริสุทธิ์ได้ในปี 1922 นี่เป็นโลหะที่หายากมาก แหล่งแร่แทนทาลัมที่ใหญ่ที่สุดถูกค้นพบในรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลีย

เนื่องจากคุณสมบัติเฉพาะตัว แทนทาลัมจึงเป็นโลหะที่เป็นที่ต้องการอย่างมาก มันถูกใช้ในด้านต่าง ๆ :

• ในทางการแพทย์ แทนทาลัมใช้ทำลวดและองค์ประกอบอื่นๆ ที่สามารถยึดเนื้อเยื่อไว้ด้วยกันและยังทำหน้าที่แทนกระดูกอีกด้วย
• โลหะผสมกับโลหะนี้มีความทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงใช้ในการผลิตอุปกรณ์การบินและอวกาศและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
• แทนทาลัมยังใช้เพื่อสร้างพลังงานในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
• องค์ประกอบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายใน อุตสาหกรรมเคมี.

โครเมียมเป็นหนึ่งในโลหะที่แข็งที่สุด มันถูกค้นพบในรัสเซียในปี พ.ศ. 2306 ในแหล่งสะสมในเทือกเขาอูราลตอนเหนือ มีสีขาวอมฟ้าแม้ว่าจะมีบางกรณีที่ถือว่าเป็นโลหะสีดำก็ตาม Chrome ไม่สามารถเรียกได้ว่าเป็นโลหะหายาก ประเทศต่อไปนี้อุดมไปด้วยเงินฝาก:

• คาซัคสถาน;
• รัสเซีย;
• มาดากัสการ์;
• ซิมบับเว

มีเงินฝากโครเมียมในประเทศอื่นเช่นกัน โลหะนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาต่างๆ ของโลหะวิทยา วิทยาศาสตร์ วิศวกรรมเครื่องกล และอื่นๆ

ตำแหน่งที่ห้าในรายการโลหะที่แข็งที่สุดตกเป็นของเบริลเลียม การค้นพบนี้เป็นของนักเคมี Louis Nicolas Vauquelin จากฝรั่งเศสซึ่งสร้างขึ้นในปี 1798 โลหะนี้มีสีเงินสีขาว แม้จะมีความแข็ง แต่เบริลเลียมก็เป็นวัสดุที่เปราะซึ่งทำให้แปรรูปได้ยากมาก ใช้เพื่อสร้างลำโพงคุณภาพสูง มันถูกใช้เพื่อสร้างเชื้อเพลิงเครื่องบินและวัสดุทนไฟ โลหะถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการสร้างเทคโนโลยีการบินและอวกาศและระบบเลเซอร์ มันยังถูกใช้ใน พลังงานนิวเคลียร์และในการผลิตอุปกรณ์เอ็กซ์เรย์

รายชื่อโลหะที่แข็งที่สุดยังรวมถึงออสเมียมด้วย เป็นธาตุที่อยู่ในกลุ่มแพลตตินัมและมีคุณสมบัติคล้ายกับอิริเดียม โลหะทนไฟนี้ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง มีความหนาแน่นสูง และแปรรูปได้ยาก มันถูกค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ Smithson Tennant จากประเทศอังกฤษในปี 1803 โลหะนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในทางการแพทย์ องค์ประกอบของเครื่องกระตุ้นหัวใจนั้นทำมาจากมัน และยังใช้เพื่อสร้างลิ้นหัวใจในปอดด้วย นอกจากนี้ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเคมีและเพื่อวัตถุประสงค์ทางการทหาร

รีเนียมโลหะเงินทรานซิชันอยู่ในอันดับที่ 7 ในรายการของเรา ข้อสันนิษฐานเกี่ยวกับการมีอยู่ขององค์ประกอบนี้เกิดขึ้นโดย D.I. Mendeleev ในปี พ.ศ. 2414 และนักเคมีจากประเทศเยอรมนีสามารถค้นพบมันได้ในปี พ.ศ. 2468 เพียง 5 ปีหลังจากนั้น ก็เป็นไปได้ที่จะสามารถสกัดโลหะที่หายาก ทนทาน และทนไฟนี้ได้ ในเวลานั้นสามารถรับรีเนียมได้ 120 กิโลกรัมต่อปี ขณะนี้ปริมาณการผลิตโลหะต่อปีเพิ่มขึ้นเป็น 40 ตัน ใช้สำหรับการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยา นอกจากนี้ยังใช้ทำหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าที่สามารถทำความสะอาดตัวเองได้

ทังสเตนสีเทาเงินไม่ได้เป็นเพียงโลหะที่แข็งที่สุดชนิดหนึ่งเท่านั้น แต่ยังนำไปสู่การหักเหของแสงอีกด้วย สามารถละลายได้ที่อุณหภูมิ 3422 o C เท่านั้น ด้วยคุณสมบัตินี้จึงใช้เพื่อสร้างองค์ประกอบหลอดไส้ โลหะผสมที่ทำจากองค์ประกอบนี้มีความแข็งแรงสูงและมักใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางทหาร ทังสเตนยังใช้ทำเครื่องมือผ่าตัดอีกด้วย นอกจากนี้ยังใช้ทำภาชนะสำหรับเก็บสารกัมมันตภาพรังสี

โลหะที่แข็งที่สุดชนิดหนึ่งคือยูเรเนียม มันถูกค้นพบในปี 1840 โดยนักเคมี Peligo D.I. Mendeleev มีส่วนช่วยอย่างมากในการศึกษาคุณสมบัติของโลหะนี้ นักวิทยาศาสตร์ A. A. Becquerel ค้นพบคุณสมบัติกัมมันตภาพรังสีของยูเรเนียมในปี พ.ศ. 2439 จากนั้นนักเคมีจากฝรั่งเศสได้เรียกรังสีเบกเคอเรลของโลหะที่ตรวจพบ ยูเรเนียมมักพบในธรรมชาติ ประเทศที่มีแหล่งแร่ยูเรเนียมมากที่สุด ได้แก่ ออสเตรเลีย คาซัคสถาน และรัสเซีย

อันดับสุดท้ายในสิบอันดับแรกของโลหะที่แข็งที่สุดตกเป็นของไทเทเนียม เป็นครั้งแรกที่นักเคมี J. Ya. Berzelius จากสวีเดนได้รับธาตุนี้ในรูปแบบบริสุทธิ์ในปี พ.ศ. 2368 ไทเทเนียมเป็นโลหะสีขาวเงินน้ำหนักเบาซึ่งมีความทนทานสูงและทนทานต่อการกัดกร่อนและความเค้นเชิงกล โลหะผสมไทเทเนียมถูกนำมาใช้ในสาขาวิศวกรรมเครื่องกล การแพทย์ และอุตสาหกรรมเคมีหลายสาขา

ตั้งแต่วัยเด็กเรารู้ว่าโลหะที่แข็งแกร่งที่สุดคือเหล็ก เราเชื่อมโยงทุกสิ่งที่เป็นเหล็กเข้ากับมัน

คนเหล็ก หญิงเหล็ก ตัวละครเหล็ก เมื่อเราออกเสียงวลีเหล่านี้ เราหมายถึงความแข็งแกร่ง ความแข็งแกร่ง และความแข็งแกร่งอย่างเหลือเชื่อ

เป็นเวลานานที่เหล็กเป็นวัสดุหลักในการผลิตและอาวุธยุทโธปกรณ์ แต่เหล็กไม่ใช่โลหะ แม่นยำยิ่งขึ้น มันไม่ใช่โลหะบริสุทธิ์ทั้งหมด นี่คือคาร์บอนซึ่งมีสารเติมแต่งโลหะอื่นๆ อยู่ โดยการใช้สารเติมแต่ง เช่น เปลี่ยนคุณสมบัติของมัน หลังจากนั้นก็ประมวลผล การผลิตเหล็กเป็นศาสตร์ทั้งหมด

โลหะที่แข็งแกร่งที่สุดได้มาจากการแนะนำโลหะผสมที่เหมาะสมลงในเหล็ก ซึ่งอาจเป็นโครเมียมซึ่งให้ความต้านทานความร้อน นิกเกิลซึ่งทำให้เหล็กแข็งและยืดหยุ่น เป็นต้น

ในบางพื้นที่เหล็กเริ่มเข้ามาแทนที่อลูมิเนียมแล้ว เวลาผ่านไป ความเร็วเพิ่มขึ้น อลูมิเนียมก็ทนไม่ไหวเช่นกัน ฉันต้องหันไปหาไทเทเนียม

ใช่แล้ว ไทเทเนียมเป็นโลหะที่แข็งแกร่งที่สุด เพื่อให้เหล็กมีลักษณะความแข็งแรงสูง จึงเริ่มเติมไทเทเนียมลงไป

มันถูกค้นพบในศตวรรษที่ 18 เนื่องจากความเปราะบาง จึงไม่สามารถใช้งานได้ เมื่อเวลาผ่านไป เมื่อได้รับไทเทเนียมบริสุทธิ์ วิศวกรและนักออกแบบก็เริ่มสนใจในความแข็งแกร่งจำเพาะสูง ความหนาแน่นต่ำ ความต้านทานการกัดกร่อน และ อุณหภูมิสูง. ความแข็งแกร่งทางกายภาพของมันเกินกว่าความแข็งแกร่งของเหล็กหลายเท่า

วิศวกรเริ่มเติมไทเทเนียมลงในเหล็ก ผลลัพธ์ที่ได้คือโลหะที่ทนทานที่สุด ซึ่งพบการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ ในเวลานั้นไม่มีโลหะผสมอื่นใดที่สามารถต้านทานพวกมันได้

หากคุณจินตนาการถึงเครื่องบินที่บินเร็วกว่าที่คุณจินตนาการถึงสามเท่าว่าโลหะที่หุ้มจะร้อนขึ้นได้อย่างไร แผ่นโลหะของผิวหนังเครื่องบินในสภาวะดังกล่าวจะให้ความร้อนสูงถึง +3000C

ปัจจุบันมีการใช้ไทเทเนียมอย่างไม่จำกัดในทุกพื้นที่การผลิต ได้แก่ยา การผลิตเครื่องบิน การผลิตเรือ

เป็นที่ชัดเจนว่าไทเทเนียมจะต้องเคลื่อนไหวในอนาคตอันใกล้นี้

นักวิทยาศาสตร์จากสหรัฐอเมริกาในห้องทดลองของมหาวิทยาลัยเท็กซัสในออสติน ค้นพบวัสดุที่บางที่สุดและทนทานที่สุดในโลก พวกเขาเรียกมันว่ากราฟีน

ลองนึกภาพจานที่มีความหนาเท่ากับความหนาของหนึ่งอะตอม แต่แผ่นดังกล่าวแข็งแกร่งกว่าเพชรและนำกระแสไฟฟ้าได้ดีกว่าชิปคอมพิวเตอร์ที่ทำจากซิลิคอนถึงร้อยเท่า

กราฟีนเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติทำลายล้าง ในไม่ช้ามันจะออกจากห้องปฏิบัติการและเข้ามาแทนที่วัสดุที่ทนทานที่สุดในจักรวาลอย่างถูกต้อง

เป็นไปไม่ได้เลยที่จะจินตนาการว่ากราฟีนเพียงไม่กี่กรัมจะเพียงพอที่จะครอบคลุมสนามฟุตบอลได้ นี่คือโลหะ ท่อที่ทำจากวัสดุดังกล่าวสามารถวางได้ด้วยตนเองโดยไม่ต้องใช้กลไกการยกและการขนส่ง

กราฟีนเป็นคาร์บอนที่บริสุทธิ์ที่สุดเช่นเดียวกับเพชร ความยืดหยุ่นของมันน่าทึ่งมาก วัสดุนี้โค้งงอได้ง่าย พับได้อย่างสมบูรณ์แบบ และม้วนได้อย่างสมบูรณ์แบบ

ผู้ผลิตได้เริ่มที่จะพิจารณาอย่างใกล้ชิดแล้ว หน้าจอสัมผัส, แผงโซลาร์เซลล์, โทรศัพท์มือถือและสุดท้าย ชิปคอมพิวเตอร์ที่เร็วเป็นพิเศษ

วันนี้เราจะมาดูโลหะที่แข็งแกร่งที่สุดในโลกและหารือเกี่ยวกับคุณสมบัติของพวกมัน และไทเทเนียมก็เปิด "ระดับความแข็งแกร่ง"

ไม่คงทนที่สุด?

ชื่อของโลหะน่าจะมาจากชื่อของไททันวีรบุรุษชาวกรีกโบราณ ดังนั้นเราจึงเชื่อมโยงโลหะนี้เข้ากับการทำลายไม่ได้ หลายคนถือว่าไทเทเนียมเป็นโลหะที่แข็งแกร่งที่สุดในโลก อย่างไรก็ตามในความเป็นจริงแล้วสิ่งนี้ยังห่างไกลจากกรณีนี้

ไทเทเนียมบริสุทธิ์ได้รับครั้งแรกในปี 1925 วัสดุใหม่นี้ดึงดูดความสนใจได้ทันทีเนื่องจากมีคุณสมบัติหลายประการ ไทเทเนียมเริ่มมีการใช้งานอย่างแข็งขันในภาคอุตสาหกรรม

ปัจจุบัน ไทเทเนียมอยู่ในอันดับที่ 10 ในบรรดาโลหะธรรมชาติในแง่ของความชุก เปลือกโลกมีประมาณ 700 ล้านตัน นั่นคือวัตถุดิบในปัจจุบันจะมีอายุการใช้งานอีก 150 ปี

ไทเทเนียมมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยม เป็นโลหะน้ำหนักเบาและทนทานที่ทนทานต่อการกัดกร่อน สามารถให้ความร้อนได้ง่ายและมีการใช้งานที่หลากหลาย มันโต้ตอบกับองค์ประกอบอื่น ๆ ของตารางธาตุเมื่อถูกความร้อนเท่านั้น พบตามธรรมชาติในแร่รูไทล์และแร่อิลเมไนต์ ไทเทเนียมบริสุทธิ์ได้มาจากการเผาแร่ด้วยคลอรีน

สามารถทนต่อภาระอันมหาศาลได้ โลหะมีความโดดเด่นด้วยความแข็งแกร่งและทนต่อแรงกระแทกสูง มันถูกใช้ในการผลิต ยานพาหนะขีปนาวุธและแม้แต่เรือดำน้ำ ไทเทเนียมสามารถทนต่อแรงกดได้แม้ในระดับความลึกมาก

นอกจากนี้ยังเป็นที่นิยมในอุตสาหกรรมการแพทย์อีกด้วย ขาเทียมที่มีพื้นฐานมาจากมันไม่ทำปฏิกิริยากับเนื้อเยื่อของร่างกายและไม่เกิดการกัดกร่อน แต่ในช่วงหลายปีที่ผ่านมามันเริ่มเสื่อมสภาพซึ่งบังคับให้คุณเปลี่ยนอวัยวะเทียมด้วยอันใหม่

การพัฒนาใหม่

ในปี 2559 นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบวิธีปรับปรุงคุณสมบัติของไทเทเนียมและทำให้ทนทานยิ่งขึ้น เป้าหมายหลักของการวิจัยคือการหาวัสดุที่ทนทานมากขึ้นซึ่งเข้ากันได้กับเนื้อเยื่อของร่างกาย แล้วเราก็นึกถึงทองคำซึ่งใช้ในการทำขาเทียมมาหลายปีแล้ว

หลังจากพยายามค้นหาอัตราส่วนที่เหมาะสมของส่วนประกอบต่างๆ โลหะผสมของไทเทเนียมและทองกลับกลายเป็นว่ามีความทนทานอย่างไม่น่าเชื่อ แข็งแกร่งกว่าโลหะอื่นๆ ที่ใช้ในปัจจุบันถึง 4 เท่าสำหรับขาเทียม

แทนทาลัม

หนึ่งในโลหะที่แข็งแกร่งที่สุด ตั้งชื่อตามเทพเจ้ากรีกโบราณ Tantalus ผู้ซึ่งทำให้ Zeus โกรธและถูกโยนลงนรก มีสีขาวเงินและมีโทนสีน้ำเงิน เป็นองค์ประกอบลักษณะเฉพาะของแมกมาหินแกรนิตและอัลคาไลน์ โดยสกัดจากแร่คอลแทนมากที่สุด เงินฝากจำนวนมากซึ่งตั้งอยู่ในบราซิลและแอฟริกา

เปิดให้บริการในปี 1802 จากนั้นก็ถือว่าเป็นโคลัมเบียมหลายชนิด แต่ต่อมาพบว่าโลหะเหล่านี้เป็นโลหะสองชนิดที่มีคุณสมบัติคล้ายกัน เพียง 100 ปีต่อมา ก็เป็นไปได้ที่จะได้รับแทนทาลัมบริสุทธิ์ ราคาในปัจจุบันค่อนข้างสูง - 150 เหรียญสหรัฐฯ ต่อโลหะ 1 กิโลกรัม

แทนทาลัมเป็นโลหะทนไฟที่มีความหนาแน่นค่อนข้างสูง จากมุมมองทางเคมี มีความเสถียรเนื่องจากไม่ละลายในกรดเจือจาง ในรูปแบบผงแทนทาลัมจะเผาไหม้ได้ดีในอากาศ ใช้สำหรับการผลิตตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า เครื่องทำความร้อนในเตาสุญญากาศ ตัวเก็บประจุแทนทาลัมช่วยยืดอายุการใช้งาน ระบบอิเล็กทรอนิกส์มากถึง 10-12 ปี เป็นที่น่าสังเกตว่าแม้แต่ผู้ค้าอัญมณีก็ยังพบว่ามีประโยชน์ - พวกเขามาแทนที่แพลตตินัม

การทดสอบความแข็งแรงของโลหะแสดงให้เห็นว่าโลหะผสมของแทนทาลัมและทังสเตนมีความแข็งแรงเกือบร้อยเปอร์เซ็นต์

ออสเมียมเป็น...

ออสเมียมเป็นโลหะที่แข็งแกร่งอย่างไม่น่าเชื่ออีกชนิดหนึ่ง นอกจากนี้ยังรวมอยู่ในรายการที่หายากและแพงที่สุดด้วย มีอยู่ในเปลือกโลกในปริมาณเพียงเล็กน้อย มันถูกจัดประเภทว่าแยกย้ายกันไปนั่นคือมันไม่มีเงินฝากของตัวเอง ดังนั้นการสกัดมันจึงมาพร้อมกับความยากลำบากมหาศาล

ออสเมียมอยู่ในกลุ่มโลหะแพลตตินัม ราคาประมาณ 10,000 เหรียญสหรัฐต่อกรัม ในราคาเป็นอันดับสองรองจากชาวแคลิฟอร์เนียเทียมเท่านั้น ประกอบด้วยไอโซโทปหลายชนิดที่แยกได้ยากอย่างไม่น่าเชื่อ ไอโซโทปที่นิยมมากที่สุดคือ ออสเมียม-187 ราคาต่อกรัมสูงถึง 200,000 ดอลลาร์!

ออสเมียมเป็นเจ้าของสถิติความหนาแน่นของโลหะ นอกจากนี้ยังเป็นโลหะที่มีความแข็งแรงสูง โลหะผสมที่มีออสเมียมจะทนทานต่อการกัดกร่อนและมีความแข็งแรงและทนทานมากขึ้น โลหะยังใช้ในรูปแบบบริสุทธิ์เช่นเพื่อทำปากกาหมึกซึมราคาแพงซึ่งในทางปฏิบัติแล้วจะไม่เสื่อมสภาพและเขียนได้นานหลายปี

โครเมียม

โครเมียม โคบอลต์ และทังสเตนเป็นที่รู้จักในทางวิทยาศาสตร์มาตั้งแต่ปี 1913 และถูกรวมเข้าด้วยกันภายใต้ชื่อสามัญ - สเตลไลต์ พวกมันยังคงแข็งอยู่แม้ที่อุณหภูมิ 600 องศาเซลเซียส

โลหะนี้ส่วนใหญ่พบในชั้นลึกของโลก นอกจากนี้ยังพบได้ในอุกกาบาตที่เต็มไปด้วยหินซึ่งถือเป็นสิ่งที่คล้ายคลึงกับเสื้อคลุมของเรา มีเพียงโครเมียมสปิเนลเท่านั้นที่มีมูลค่าทางอุตสาหกรรม แร่ธาตุหลายชนิดที่มีโครเมียมนั้นไร้ประโยชน์โดยสิ้นเชิง โครเมียมที่บริสุทธิ์ที่สุดได้มาจากอิเล็กโทรไลซิสที่มีความเข้มข้น สารละลายที่เป็นน้ำหรืออิเล็กโทรไลซิสของโครเมียมซัลเฟต

โลหะเมื่อผสมกับเหล็กจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงอย่างมากและยังเพิ่มความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันอีกด้วย ช่วยเพิ่มคุณลักษณะของเหล็กโดยไม่ทำให้ความเหนียวลดลง

รูทีเนียม

มันอยู่ในกลุ่มแพลตตินัมและจัดเป็นโลหะมีตระกูล อย่างไรก็ตามจากรายชื่อของพวกเขา รูทีเนียมถือเป็นขุนนางน้อยที่สุด... นักวิทยาศาสตร์ Karl-Ernst Klaus ค้นพบในปี พ.ศ. 2387 เป็นที่น่าสังเกตว่าศาสตราจารย์ได้ดมกลิ่นและลิ้มรสผลการวิจัยของเขาอยู่ตลอดเวลา ครั้งหนึ่งเขาถูกไฟไหม้ที่ปากเมื่อเขาได้ลิ้มรสสารประกอบรูทีเนียมตัวหนึ่งที่เขาค้นพบ

ปัจจุบันมีปริมาณสำรองของโลกประมาณ 5,000 ตัน รูทีเนียมได้รับการศึกษามาเป็นเวลานาน แต่ยังไม่ทราบคุณสมบัติหลายประการของมัน ปัญหาคือยังไม่พบวิธีใดที่จะทำให้รูทีเนียมบริสุทธิ์ได้อย่างสมบูรณ์ การปนเปื้อนของวัตถุดิบช่วยป้องกันการศึกษาคุณสมบัติของวัตถุดิบ อย่างไรก็ตาม แพทย์มั่นใจว่าการใช้โลหะในชีวิตประจำวันจะสามารถเพิ่มอัตราการเจ็บป่วยให้กับประชาชนได้ นั่นคือสาเหตุที่การปล่อยไอโซโทปรูทีเนียม-106 ในเทือกเขาอูราลทำให้เกิดเสียงสะท้อนในสื่อ ท้ายที่สุดแล้ว ruthenium-106 มีคุณสมบัติกัมมันตภาพรังสี

ในขณะเดียวกัน มูลค่าของมันในปี 2017 ก็แซงหน้าโลหะแพลตตินัมทั้งหมดอย่างไม่คาดคิด

อิริเดียมเป็นโลหะที่แข็งแกร่งที่สุด

เป็นอิริเดียมที่มีความแรงสูงสุด ใช่ มันมีความหนาแน่นต่ำกว่าออสเมียม แต่มีค่าสัมประสิทธิ์กำลังสูงสุด เรียกอีกอย่างว่าโลหะที่หายากที่สุด แต่อันที่จริงเนื้อหาของแอสทาทีนในเปลือกโลกยังต่ำกว่าอีกด้วย

อิริเดียมได้รับการศึกษาอย่างรอบคอบมาก 70 ปีต่อมา คุณสมบัติหลัก - ความแข็งแกร่งอันเหลือเชื่อและความต้านทานการกัดกร่อน - กลายเป็นที่รู้จักไปทั่วโลก ปัจจุบันมีการใช้ในหลายอุตสาหกรรม ส่วนแบ่งของสิงโตโลหะถูกนำไปใช้ประโยชน์โดยอุตสาหกรรมเคมี ส่วนที่เหลือจะกระจายไปยังสาขาอื่นๆ มากมาย รวมถึงยาและเครื่องประดับ อิริเดียมผสมกับแพลตตินัมทำให้เกิดเครื่องประดับคุณภาพสูงและทนทานมาก

การใช้โลหะใน ชีวิตประจำวันเริ่มต้นตั้งแต่รุ่งอรุณของการพัฒนามนุษย์ และโลหะชนิดแรกคือทองแดง เนื่องจากมีอยู่ในธรรมชาติและสามารถแปรรูปได้ง่าย ไม่ใช่โดยไม่มีเหตุผลที่นักโบราณคดีในระหว่างการขุดค้นพบผลิตภัณฑ์และเครื่องใช้ในครัวเรือนต่าง ๆ ที่ทำจากโลหะนี้ ในกระบวนการวิวัฒนาการ ผู้คนค่อยๆ เรียนรู้ที่จะรวมโลหะต่างๆ เข้าด้วยกัน เพื่อให้ได้โลหะผสมที่ทนทานมากขึ้นซึ่งเหมาะสำหรับการสร้างเครื่องมือ และอาวุธในภายหลัง ทุกวันนี้ การทดลองยังคงดำเนินต่อไป ซึ่งทำให้สามารถระบุโลหะที่แข็งแกร่งที่สุดในโลกได้

10.

• มีความแข็งแรงจำเพาะสูง
• ทนต่ออุณหภูมิสูง
• ความหนาแน่นต่ำ;
• ความต้านทานการกัดกร่อน
• ความต้านทานทางกลและสารเคมี

ไทเทเนียมถูกนำมาใช้ใน อุตสาหกรรมการทหารเวชศาสตร์การบิน การต่อเรือ และสาขาการผลิตอื่นๆ

9.

องค์ประกอบที่มีชื่อเสียงที่สุดซึ่งถือว่าเป็นหนึ่งในโลหะที่แข็งแกร่งที่สุดในโลกและภายใต้สภาวะปกติจะเป็นโลหะกัมมันตภาพรังสีที่อ่อนแอ ในธรรมชาติพบได้ทั้งในสภาพอิสระและในหินตะกอนที่เป็นกรด มันค่อนข้างหนัก กระจายอยู่ทั่วไปทุกที่ และมีคุณสมบัติพาราแมกเนติก ความยืดหยุ่น ความอ่อนตัว และความเหนียวสัมพัทธ์ ยูเรเนียมถูกใช้ในหลายพื้นที่ของการผลิต

8.

เป็นที่รู้จักในฐานะโลหะทนไฟมากที่สุดเท่าที่มีอยู่ และเป็นหนึ่งในโลหะที่แข็งแกร่งที่สุดในโลก เป็นองค์ประกอบเฉพาะกาลที่มีสีเทาเงินเป็นประกาย มีความแข็งแรงสูง การหักเหของแสงได้ดีเยี่ยม และทนทานต่ออิทธิพลของสารเคมี เนื่องจากคุณสมบัติของมันจึงสามารถปลอมแปลงและดึงเป็นเกลียวบางได้ รู้จักกันในชื่อไส้หลอดทังสเตน

7.

ในบรรดาตัวแทนของกลุ่มนี้ ถือว่าเป็นโลหะทรานซิชันความหนาแน่นสูงที่มีสีเงินขาว มันเกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปแบบบริสุทธิ์ แต่พบได้ในวัตถุดิบโมลิบดีนัมและทองแดง มีความแข็งและความหนาแน่นสูงและมีการหักเหของแสงที่ดีเยี่ยม มีความแข็งแกร่งเพิ่มขึ้นซึ่งไม่สูญหายไปเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิซ้ำๆ รีเนียมเป็นโลหะที่มีราคาแพงและมี ค่าใช้จ่ายที่สูง. ใช้ในเทคโนโลยีสมัยใหม่และอิเล็กทรอนิกส์

6.

โลหะสีเงิน-สีขาวแวววาวที่มีโทนสีน้ำเงินเล็กน้อย เป็นของกลุ่มแพลตตินัมและถือว่าเป็นหนึ่งในโลหะที่แข็งแกร่งที่สุดในโลก คล้ายกับอิริเดียม มีความหนาแน่นของอะตอมสูง มีความแข็งแรงและความแข็งสูง เนื่องจากออสเมียมเป็นโลหะแพลตตินัม จึงมีคุณสมบัติคล้ายกับอิริเดียม: การหักเหของแสง ความแข็ง ความเปราะบาง ความต้านทานต่อความเค้นเชิงกล รวมถึงอิทธิพลของสภาพแวดล้อมที่รุนแรง พบการใช้งานอย่างกว้างขวางในการผ่าตัด กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน อุตสาหกรรมเคมี จรวด และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

5.

มันอยู่ในกลุ่มของโลหะและเป็นองค์ประกอบสีเทาอ่อนที่มีความแข็งสัมพัทธ์และความเป็นพิษสูง เนื่องจากคุณสมบัติเฉพาะตัว เบริลเลียมจึงถูกนำมาใช้ในพื้นที่การผลิตที่หลากหลาย:

• พลังงานนิวเคลียร์;
• วิศวกรรมการบินและอวกาศ
• โลหะวิทยา;
• เทคโนโลยีเลเซอร์
• พลังงานนิวเคลียร์.

เนื่องจากมีความแข็งสูง เบริลเลียมจึงถูกนำมาใช้ในการผลิตโลหะผสมผสมและวัสดุทนไฟ

4.

ถัดไปในรายการโลหะที่แข็งแกร่งที่สุดสิบชนิดในโลกคือโครเมียมซึ่งเป็นโลหะแข็งที่มีความแข็งแรงสูงซึ่งมีสีขาวอมฟ้าทนทานต่อด่างและกรด มันเกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปแบบที่บริสุทธิ์ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และการผลิตต่างๆ Chrome ใช้ในการสร้าง โลหะผสมต่างๆซึ่งใช้ในการผลิตยาและเคมีภัณฑ์ อุปกรณ์เทคโนโลยี. เมื่อผสมกับเหล็กจะเกิดเป็นโลหะผสมที่เรียกว่าเฟอโรโครม ซึ่งใช้ในการผลิตเครื่องมือตัดโลหะ

3.

แทนทาลัมสมควรได้รับเหรียญทองแดงในการจัดอันดับ เนื่องจากเป็นหนึ่งในโลหะที่แข็งแกร่งที่สุดในโลก เป็นโลหะสีเงินที่มีความแข็งสูงและมีความหนาแน่นของอะตอม เนื่องจากการก่อตัวบนพื้นผิว ฟิล์มออกไซด์, มีสีตะกั่ว

คุณสมบัติที่โดดเด่นของแทนทาลัมคือมีความแข็งแรงสูง การหักเหของแสง ความต้านทานต่อการกัดกร่อน และความต้านทานต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง โลหะเป็นโลหะที่ค่อนข้างเหนียวและสามารถเป็นได้ง่าย เครื่องจักรกล. วันนี้แทนทาลัมใช้สำเร็จแล้ว:

• ในอุตสาหกรรมเคมี
• ระหว่างการก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
• ในการผลิตโลหะวิทยา
• เมื่อสร้างโลหะผสมทนความร้อน

2.

อันดับที่สองในการจัดอันดับโลหะที่ทนทานที่สุดในโลกถูกครอบครองโดยรูทีเนียม ซึ่งเป็นโลหะสีเงินที่อยู่ในกลุ่มแพลตตินัม ลักษณะเฉพาะคือการมีสิ่งมีชีวิตอยู่ในเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ คุณสมบัติอันทรงคุณค่าของรูทีเนียม ได้แก่ ความแข็งแรงสูง ความแข็ง การหักเหของแสง ความทนทานต่อสารเคมี และความสามารถในการขึ้นรูป สารประกอบเชิงซ้อน. รูทีเนียมถือเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาเคมีหลายชนิด และทำหน้าที่เป็นวัสดุสำหรับการผลิตอิเล็กโทรด หน้าสัมผัส และปลายมีคม

1.

การจัดอันดับโลหะที่ทนทานที่สุดในโลกนำโดยอิริเดียม ซึ่งเป็นโลหะสีขาวเงิน แข็งและทนไฟที่อยู่ในกลุ่มแพลตตินัม ในธรรมชาติ ธาตุที่มีความแข็งแรงสูงนั้นหาได้ยากมากและมักจะรวมกับออสเมียม เนื่องจากความแข็งตามธรรมชาติ ทำให้ตัดเฉือนได้ยากและมีความทนทานต่อสารเคมีสูง อิริเดียมทำปฏิกิริยาได้ยากเมื่อสัมผัสกับฮาโลเจนและโซเดียมเปอร์ออกไซด์

โลหะนี้มีบทบาทสำคัญในชีวิตประจำวัน มันถูกเติมลงในไทเทเนียม โครเมียม และทังสเตนเพื่อเพิ่มความต้านทานต่อสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด ใช้ในการผลิตเครื่องเขียน และใช้ในการทำเครื่องประดับเพื่อสร้าง เครื่องประดับ. ค่าใช้จ่ายของอิริเดียมยังคงสูงเนื่องจากการมีอยู่อย่างจำกัดในธรรมชาติ